[发明专利]一种具有快冷功能的保温水杯

权利要求书

1.一种具有快冷功能的保温水杯，其特征在于，包括内衬层、外壁层以及填充在内衬层和外壁层之间的功能层，所述内衬层优选为不锈钢，所述外壁层的表面涂覆有隔热涂层，所述功能层为含有相变微胶囊的分散乳液，所述相变微胶囊由包覆壁材和相变芯材组成，所述相变芯材为正二十四烷烃，所述包覆壁材为由改性碳纳米管、石墨烯氧化物和改性碳化钛纳米片复合得到的复合材料；所述改性碳化钛纳米片由钛碳化铝经氢氟酸处理后与异丙醇、乙二醇和三氯化铁的热反应修饰改性制得；所述改性碳纳米管由多壁碳纳米管经混酸、强碱、过氧化氢处理修饰制得；所述相变微胶囊由正二十四烷烃、石墨烯氧化物、改性碳化钛纳米片、改性碳纳米管按质量比100：4：6：0.1在盐酸溶液中超声囊化制得；

所述含有相变微胶囊的分散乳液的制备包括以下步骤：

(1)制备包覆壁材

A、碳纳米管用50％质量分数的硝酸溶液按1:8的比例，在80℃水浴条件下回流12h，抽滤后用蒸馏水冲洗去除残余硝酸，浓HNO₃与浓H₂SO₄按1:3的比例混合制备混酸，碳纳米管与混酸按1:5的比例混合，超声处理4h，抽滤后用蒸馏水冲洗去除残余混酸，得到的碳纳米管中加入4倍质量的40％的NaOH溶液，超声处理2h，抽滤后用蒸馏水冲洗，加入3倍质量的20％的H₂O₂溶液处理2h，离心，沉淀用蒸馏水清洗至中性后干燥；

B、称取石墨0.3g，加入30mlH₂SO₄和4mlH₃PO₄，搅拌混匀后，保持温度30℃，分次缓慢加入1.6g高锰酸钾，添加完毕后升温至50℃磁力搅拌反应12h，将得到的墨绿色混合物边搅拌边缓慢加入50ml冰水中稀释，冷却至室温，得到紫色混合物，逐滴滴加过氧化氢溶液至高锰酸钾完全反应，得到黄色溶液，静置72h后离心，用去离子水洗涤黄褐色沉淀，重复5次离心和洗涤，得到氧化石墨，将氧化石墨分散在100ml水中，超声处理4h，静置过夜，离心分离，上层液由60℃烘箱干燥；

C、Ti₃AlC₂粉体过400目筛，缓慢加入到两倍质量的质量百分比为50％的氢氟酸溶液中，室温下500rpm搅拌2h后，5000rpm离心10min，沉淀用去离子水洗涤，重复离心和洗涤至上清液pH呈中性，蒸馏水浸泡24h后，100℃干燥12h，按沉淀400份，氯化铁4份，异丙醇200份，乙二醇1份的比例混合，于磁力搅拌器上磁子搅拌4h后移入高压反应釜，在200-300℃条件下反应24h，收集灰色沉淀物，用乙醇和蒸馏水洗涤三次，80℃烘箱干燥6小时；

(2)微胶囊化

在10ml的0.01mol/L盐酸溶液中加入1mg改性碳纳米管、40mg石墨烯氧化物、60mg改性碳化钛纳米片，在冰水浴，氮气保护氛围条件下进行超声处理，变幅杆钛合金探头直径为6mm，变幅杆伸至液面下10mm，超声时间15min，超声频率20kHz，空占比50％，超声结束得到杂化物分散体，加入1g正二十四烷烃，55℃保温至正二十四烷烃融化完全，超声处理10min，冰水浴冷却。

2.根据权利要求1所述的一种具有快冷功能的保温水杯，其特征在于，所述相变微胶囊在分散乳液中的质量占比为50％-90％。

3.根据权利要求1所述的一种具有快冷功能的保温水杯，其特征在于，所述相变微胶囊粒径在0.5-60μm。

4.根据权利要求1所述的一种具有快冷功能的保温水杯，其特征在于，所述多壁碳纳米管直径为8-15nm，长度为0.5-2μm。